Vi khuẩn tích hợp vật liệu di truyền từ các dòng vi khuẩn khác dễ dàng hơn trước đây, giúp cải thiện thể chất và tăng tốc quá trình tiến hóa.
Điều này được đưa ra trong một nghiên cứu gần đây của các nhà lý sinh tại Đại học Cologne. Nhóm nghiên cứu đã phân tích sự chuyển giao bộ gen giữa các vi khuẩn thuộc các dòng khác nhau. Nghiên cứu hiện đã được công bố trên tạp chí PNAS.
Ảnh: Unsplash/CC0 Public DomainTrong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đưa một dải vi khuẩn tiếp xúc với các đoạn DNA từ một dòng khác. Sự hấp thụ vật chất di truyền ngoại lai được gọi là chuyển gen ngang - trái ngược với chuyển gen dọc. Theo đó các gen được thừa hưởng từ tế bào cha mẹ của cùng một dòng giống.
Kết quả cho thấy sự tiến hóa thông qua chuyển gen ngang có thể nhanh chóng tạo ra các sinh vật lai của các dòng khác nhau với những thay đổi rộng rãi về bộ gen và chức năng. Tiến sĩ Fernanda Pinheiro thuộc Viện Vật lý Sinh học tại Đại học Cologne, đồng thời là tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng giống như sự lai giữa người hiện đại và người Neandertals." Vi khuẩn dễ dàng tích hợp DNA ngoại lai tại nhiều vị trí trong bộ gen. Trong vòng 200 thế hệ, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy sự trao đổi lên đến 14% gen cốt lõi của vi khuẩn.
Chuyển gen theo chiều ngang là một yếu tố quan trọng trong quá trình tiến hóa của vi khuẩn có thể hoạt động vượt xa ranh giới loài. Pinheiro cho biết: "Tuy nhiên, chúng ta chưa có nhiều hiểu biết về tốc độ và mục tiêu di truyền của việc chuyển gen chéo. Ngoài ra, cho đến nay chúng ta vẫn biết rất ít về tác động lên sinh lý và thể trạng của sinh vật nhận.
" Từ góc độ khoa học, các sinh vật lai có bố mẹ thuộc các loài khác nhau đặt ra câu hỏi sinh học tiến hóa cơ bản: Sự kết hợp của các tính trạng nào tạo ra sinh vật sống được? Hạn chế của quá trình tiến hóa khi có nhiều loài tham gia sinh sản là gì? "Nghiên cứu của chúng tôi đã đưa ra đóng góp quan trọng cho những câu hỏi trên," Pinheiro cho biết thêm.
Sự hấp thụ của các gen là ngẫu nhiên hay theo một khuôn mẫu xác định? Theo quan sát của các nhà nghiên cứu, một số đơn vị chức năng của bộ gen ngoại lai đã được nhập nhiều lần và kết quả là vi khuẩn lai có tốc độ phát triển cao hơn.
Pinheiro nói: “Điều này ngụ ý rằng sự trao đổi gen giữa các dòng thúc đẩy sự tiến hóa rất hiệu quả." Tích hợp các gen ngoại lai thông qua chuyển gen ngang sẽ tạo ra các tổ hợp gen mới nhưng vẫn bảo tồn các cấu trúc thiết yếu giúp tế bào có thể tồn tại được. Do đó, nghiên cứu này mở ra những triển vọng mới trong tương lai: kết hợp các thí nghiệm tiến hóa chuyển giao và các phương pháp sinh học tổng hợp để tạo ra các đổi mới mang tính chức năng.
Nguồn: https://phys.org/news/2021-03-hybrid-microbes-genome-bacteria-strains.html
Trần Hà (Theo Phys.org)
Đăng nhập
